最小最轻的电机，如何让电动猛兽狂飙？

历史总在重演它自己。

如今澎湃汹涌的潮流，也可能是昨天涨潮的又一次归来。

比如，人类对于汽车的喜好，总会重回到对动力的迷恋。

而对动力的迷恋，又离不开对核心动力器件的研习。

6 月 15 日，梅赛德斯-奔驰全球首发了 Vision One-Eleven 概念车。它明明靠颜值就可以获得众星捧月的地位，却依然要坚持在官图中费尽苦力来把自己的电机从躯体中「爆破」到阳光之下。

那这个叫做 YASA 的电机，想必就是这番大作的领衔主演。

牛津往事

与之前电动机领域关于材质和功能的单项「精炼」不同，YASA 对于电动机的改变，是彻底重塑其形态的。

故事要退回 2005 年 4 月，YASA 的创始人兼首席技术官 Tim Woolmer 在牛津大学就读的第五周里，接受到了一项艰巨的任务，他参与到了设计、建造和测试世界上第一辆氢跑车的电力传动系统这一项目当中，因而需要寻找高扭矩、轻型的电机。但他很快发现，市面上的电动机都太重了，平均重量在 50-100kg 之间，而他所需要的理想电机重量则是 20kg。

经过对重点文献的调查之后，他发现一种称为环形轴向磁通电机的电机具备这一项目所需的全部特质，Tim Woolmer 说：「我的见解是，通过移除电机的定子磁轭并将其分成多个部分，我们可以减轻电机的重量，同时提高其扭矩、功率密度、效率和可制造性，使其在当时具有潜在的对于新兴的电气化产业的变革能力。」

激动的 Tim Woolmer 甚至用盘式刹车和鼓式刹车来类比了轴向磁通电机与当今占电动车世界 99% 以上市场的径向磁通电机之间的形态和技术关系。轴向磁通电机直径大且轴向非常短，看起来就像是一个刹车盘，同时体积小巧、扭矩巨大；而径向磁通电机体积较大、扭矩密度低。

不过，当时想要制造出成熟的轴向磁通电机面临着极其复杂的技术挑战，其实早在 1821 年，Michael Faraday 就已经开发了一种原始的盘式电机，该电机已具有轴向磁通电机的形状，但在接下来的几十年中，一些核心技术迟迟不能得到突破。比如，由于转子绕组形式的变化，其需要将叠片缠绕成螺旋状，然后进行火花腐蚀，制造比较困难，而在当时的技术下，冷却、控制轴向气隙等也都是困难。

之后，一项核心技术的突破带来了转机，这项突破性创新是将轴向磁通电机分割为离散的「极片」，因此可以使用软磁复合材料( SMC ) 制造电机，SMC 呈粉末状，可以低成本压制成各种 3D 形状。这消除了对复杂叠片的需要，克服了轴向磁通电机的主要制造挑战。它还极大地简化了绕组，并最终改变了机器的冷却能力。这大大提升了轴向磁通电机生产和商业化的可能性。

YASA 电机的技术优势如此显着，以至于 ISIS Innovation（牛津大学旗下的技术转让公司）提出了商业化建议，牛津大学甚至直接投资了 150 万英镑。2009 年 9 月，YASA 有限公司正式成立，致力于永磁轴向磁通电动机的商业化，在公司成立的第一年，销售额就达到了 200 万英镑。

非常有趣的是，这段由 Tim Woolme 自述的故事至今仍然可以在牛津大学工程师协会的官网上看到，唯有那看起来颇为上古的网页风格，在映衬着这段往事的久远。

性能之路

手握新一代电机技术的 Tim Woolme，选择了入局高性能产品之路。

在接受 Paul Marks 采访时，他说：汽车行业的一个规律就是，如果想进入主流市场，就必须证明自己的工厂有巨大的生产能力，并且生产足够多在质量和成本上成熟的产品。而创新性产品，「基本上，进入汽车行业的唯一途径是通过顶级、小批量的豪华品牌。」

他认为，YASA 进军电动车行业的逻辑，和特斯拉的策略是完全一致的：「当日产和其他公司试图制造常规的大众市场电动汽车并取得有限成功时，特斯拉意识到唯一的出路就是从顶部开始。因此，它决定尽可能制造最好的电动汽车，打造品牌，然后建造更大的工厂，降低成本并提高产量。YASA 也反映了这一历程」。

如今，YASA 制造的电机，已经是同类性能产品中最小、最轻的。与同类电机类型相比，该电机使用更少的材料来产生更高的扭矩和功率密度。

YASA 电机的拓扑结构取消了定子磁轭，从而减少了高达 80% 的定子铁重量，这意味着 YASA 电机的功率密度是非轴电机的 2-3 倍。

而众所周知，扭矩等于力矩乘以半径，因此轴向磁通电机的半径增加对于扭矩的提升幅度会大大优于径向磁通电机。通过与更短、优化的铜绕组相结合，YASA 电机可提供高达 800N.m 的扭矩。

受益于更短的绕组和直接油冷却，YASA 电机拥有了几乎无限可重复的性能的输出，由于热限制，200kW 峰值功率的径向磁通电机在连续工作时只能提供 80-100kW 之间的输出，而 YASA 表示自己 200kW 的电机可以稳定工作在 150kW 的连续输出区间里。

YASA 与几乎所有电动汽车中使用的现有技术相比，扭矩提高了 4 倍，功率密度提高了一倍， 同时重量比典型径向磁通电机轻了 50%，厚度只有传统电机的 20%。

这些数据，并非只是实验室里的理想值。

2010 年，捷豹 CX75 概念车以配备 4 个 YASA 电机的配置亮相；2015 年和 2016 年，YASA 动力赛车在著名的 派克峰爬山赛上取得了总冠军，并首次实现电动汽车跑进 9 分钟以内的成绩。同年，YASA 电机在 Konigsegg Regera 上首次亮相于量产公路车产品之上。

从 2019 年开始，法拉利将 YASA 电机纳入 SF90 Stradale 以及随后的 296GTB 两款佳作之上。

故事的高潮在 2021 年 7 月到来，经过两年的合作之后，YASA 被梅赛德斯-奔驰全资收购，「作为梅赛德斯-奔驰的一部分，我们将重新定义驾驶性能的未来。」

「我们将为梅赛德斯-奔驰的 AMG.EA 纯电动平台提供电动机，同时作为创新合作伙伴为集团开拓更广泛的新的电力驱动技术，并继续为我们现有的超级跑车客户提供服务。」

这就有了开头 Vision One-Eleven 亮相的那一幕。

未来攻势

和传统的听起来很美好的技术不一样，YASA 电机的未来可能来得也很快。

本周，我参加了和梅赛德斯-奔驰集团股份公司动力系统与电力驱动部门研发负责人康斯坦丁 · 奈斯( Konstantin Neiß )的访谈对话。

对于我提出的关于量产可行性的问题，Konstantin Neiß 的回复都十分积极。

YASA 不仅高效，而且简单，与传统电机复杂的多槽绕组相比，YASA 电机的分段电枢非常适合低成本、批量生产。

与传统电动机相比，YASA 轴向磁通方法使用的材料（例如铜、铁和永磁体）更少，从而显着降低了材料成本，并提供了更加环保的产品。

这意味着，YASA 电机不是仅仅面向赛用的高端宠儿，而是已经具备了极强的耐用性和成本控制能力。

更为重要的是，YASA 电机更轻、更小的特点，给予了电动车产品定义更大的自由度和想象空间，相比于目前径向磁通电机单轴双电机的方案，YASA 可以占用的空间大大减少，也有助于控制整车重心，对于提升车辆的驾控性能，有极大的帮助。

而且，在汽车设计领域，有一个简单的规律是，电机重量越小，意味着配套设备乃至电池的重量也可以越来越小。

1、YASA 减轻了电动汽车中电机的重量，使制造商有机会实现比径向电机提高 5-10% 的效率和续航里程。

2、维持续航里程反而为缩小电池尺寸、进一步减轻重量提供了机会。

3、因此，车辆质量的减少意味着制动器更小/更轻，从而再次增加了行驶里程。

4、所有这些变化都能够减少相关系统，从而进一步提高效率。

这对车主来说，可以带来更低的采购成本、更好的耐久性和更佳的操作表现。

很有意思的是，YASA 被奔驰收购的时候，还做过一次公司拆分，当时分拆出的姊妹公司 Evolito，目标是将 YASA 的尖端电机技术应用于新兴的电动航空航天市场。

「我的时间分配大约 85% 是 Mercedes/YASA，15% 是 Evolito，」Woolmer 说。「Evolito 对我来说有点像一种爱好，如果这有意义的话，因为我热爱航空航天。我没有直接参与工程的细节，但我从战略、高层的角度参与了很多工作，并进行了大量的技术共享。」

事实上，全球最快的电动飞机和电动水上速度记录，都在 YASA 手里。

更小的 YASA 电机，给了我们更大的创新空间。

在 AMG 的 V8 渐行渐远的时候，你可能需要对 YASA 这个名字，变得更熟悉一些。